混凝土结构设计原理知识点总结

绪论

混凝土结构的定义与分类：

混凝土结构：以混凝土为主制成的结构称为混凝土结构。

混凝土结构的分类：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构。

配筋的作用：混凝土抗拉性能很弱，钢筋抗拉能力强，在混凝土中配适量钢筋提高混凝土结

构的承载能力和变形能力。

混凝土结构优缺点：

优点：取材容易、合理用材、耐久性好、耐火性好、整体性好等。

缺点：自重较大、钢筋混凝土结构抗裂性较差、施工复杂、工序多、隔热隔声性差等。

结构的功能：安全性、适用性、耐久性。

安全性：指建筑结构承载能力的可靠性，即建筑结构应能承受正常施工和使用时的各种荷载

和变形。在地震、爆炸等发生时以及发生后能保持良好的整体稳定性。

适用性：要求结构在正常使用过程中不产生影响使用的过大变形以及不发生过宽的裂缝和振

动。

耐久性：要求在正常维护条件下结构性能不发生严重劣化、腐蚀、脱落、碳化，钢筋不发生

锈蚀等，达到设计预期的使用年限。（设计基准期50年）

结构的极限状态：承载能力极限状态、正常使用的极限状态。

混凝土结构的环境类别：详见混凝土结构设计原理（第七版）p8

混凝土结构材料的物理力学性能

重点：

混凝土的强度及测定方法；

钢筋的力学性能及强度指标；

钢筋锚固长度；

单轴应力下的混凝土强度

混凝土的抗压强度：1.混凝土的立方体抗压强度fcu,k（混凝土材料性能的基本代表值）和强度等级

标准试件150mm3温度20±3°湿度≥90养护28d

2.轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）：

标准试件150×150×300mm3温度20±3°湿度≥90养护28d

注：采用棱柱体比立方体能更好的反映混凝土结构的实际抗压能力。

混凝土的抗拉强度：1.轴心抗拉强度

标准试件150×150×500mm3

2.劈裂抗拉强度

注：工程实践中直接利用的强度指标：轴心抗压强度，抗拉强度。

非标准立方体抗压强度试件换算边长（mm）100150200

换算系数0.9511.05

混凝土强度设计值=混凝土强度标准值/混凝土材料分项系数γc

混凝土强度等级：按照立方体抗压强度标准值确定（混凝土的立方体抗压强度没有设计值）

强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80（高强度混凝土），共14个等级。（C30表示立方体抗压强度标准值为30N/mm2，

即fcu,k=30N/mm2。）

关于混凝土强度等级的有关规定：素混凝土结构：≥C15

钢筋混凝土结构：≥C20

预应力混凝土结构：不宜低于C40且不应低于C30

相同混凝土在相同条件下性能不同的原因:

混凝土材料的不均匀性；

施工中不可避免的误差；

各地区材料的离散性；

混凝土的变形模量

钢筋的物理力学性能

重点：熟悉钢筋的种类，应力应变关系，力学性能指标。

钢筋的种类

钢筋常用直径：

光圆钢筋：6、8、10、12、14、16、18、20、22mm。

带肋钢筋：6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、31、36、40、50mm。

钢丝：直径小于5mm。

国产普通钢筋

四个强度等级：300MPa、335MPa、400MPa、500MPa。牌号名称符号HPB300热轧光圆钢筋

HRB335热轧带肋钢筋

HRB400热轧带肋钢筋

HRBF400细晶粒热轧带肋钢筋

RRB400热处理热轧带肋钢筋

HRBF500细晶粒热轧带肋钢筋

HRB500

热轧带肋钢筋

注：

1HPB300：

H—生产工艺hotrolled(热轧的)

P—表面形状plain

B—钢筋bar300—屈服强度标准值300N/mm22HRBF335:R—ribbed（带肋的）

F—fine（细筋）

3RRB400：

R—remainedheattreatment(热处理)

R—ribbed（带肋的）

钢筋的应用及选用：

应用：纵向受力钢筋：HRB400、HRB500

箍筋：HRB400、HRBF400、HRB335、HPB300

疲劳使用钢筋：宜采用HRB400

选用：6~12mm：可采用带肋钢筋，也可用光圆钢筋；

12mm以上：通常采用带肋钢筋；

钢筋的强度与变形

钢筋应力应变曲线

软钢：

a’—比例极限（proportionallimit）a—弹性极限（elasticlimit）

b—屈服上限（upperlimit）

c—屈服下限(lowerlimit)

即屈服强度（yieldstrength）【钢筋强度设计依据】c~d—屈服台阶

d~e—强化阶段（strengthstage）

e—极限抗拉强度

硬钢：

对于没有明显流幅或屈服点的预应力钢筋，一般取

残余变形应变0.2%所对应的应力σp0.2作为其条件

屈服强度标准值fpyk。钢筋的疲劳

钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下，经过一定次数后，突

然脆性断裂的现象。

钢筋疲劳试验两种方法：直接进行单根原状钢筋轴拉试验；将钢筋埋入混凝土中

使其重复受拉或受弯的试验。

疲劳强度：规定的应力范围内，经一定次数的重复荷载后，发生钢筋破坏的最大

应力值。

注：重复荷载作用下，钢筋的强度小于静载作用下的强度。

混凝土结构对钢筋性能的要求：

混凝土与钢筋的粘结

粘结的意义：混凝土混凝土和钢筋的粘结是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的

整体。

粘结应力：钢筋与混凝土接触面上沿钢筋纵向的剪应力。

粘结类型：

锚固粘结应力；

裂缝间的局部粘结应力。

钢筋和混凝土之间的的粘结应力可分为：裂缝间的局部粘结应力和钢筋端部的锚

固粘结应力。

粘结力组成：

胶结力（化学吸附作用）

摩擦力

机械咬合力

粘结强度的影响因素:

粘结强度随混凝土强度等级的提高而提高；

混凝土保护层厚度与钢筋之间净距越大，粘结强度越高；

加强横向钢筋可提高与混凝土的粘结强度；

钢筋端部的锚固措施和侧向压力可以有效提高粘结力。

光面钢筋的粘结力

主要来源：

胶结力—混凝土强度越高，胶结力越大；

摩擦力—钢筋表现粗糙程度，轻锈有利；

增强措施：

端部弯钩、弯折、加焊短钢筋。

基本锚固长度

基本锚固长度：受力钢筋通过混凝土与钢筋的粘结将所受的力传递给混凝土所需

的长度，用来承载上部所受的荷载。受拉钢筋的基本锚固长度：dffl

tyababl—受拉钢筋的基本锚固长度

yf—钢筋抗拉强度设计值

tf—混凝土抗拉强度设计值

d—钢筋的直径

—锚固钢筋的外形系数注：锚固钢筋的外形系数

钢筋类型光圆钢筋带肋钢筋螺旋肋钢丝三股钢绞线七股钢绞线

外形系数0.160.140.130.160.17

（光圆钢筋末端应做108。弯钩，弯后直段长度不应小于3d，但用作受压钢筋时可不做弯钩。）

受拉钢筋的锚固长度

（实际受拉钢筋的锚固长度还应根据锚固条件的不同按下式计算，并不小于200mm。）

abaall

abl—受拉钢筋的基本锚固长度

al—受拉钢筋的锚固长度

a—锚固长度修正系数

当符合下列条件时，计算的锚固长度应修正：

1)当带肋钢筋的公称直径大于2mm时，取1.10。

2)环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25。

3)施工过程中易扰动的钢筋取1.10。

4)当纵向受力钢筋的实际面积大于其设计面积时，修正系数取设计计算面积与

实际配筋面积的比值，但对有抗设防要求及直接承载受动力荷载的结构构

件，不应考虑此项修正。

5)锚固钢筋的保护层厚度为3d时修正系数可取0.8，保护层厚度5d时，取0.7，

中间按内插取值，d为锚固钢筋直径。

6)当多余上述一项时，可按连乘计算，但不应小于0.6；对于预应力筋，可取

1.10。

受弯构件的正截面受弯承载力

梁、板的一般构造

截面形式与尺寸

截面形式：单筋矩形梁、双筋矩形梁、T形梁、I形梁、槽型板、空心板、环形

截面梁。

梁、板的尺寸：

1．矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0—3.5；T形截面h/b一般2.5—4.0。

（b为梁肋宽）矩形截面的宽度或T形截面的肋宽b一般取为100mm、120mm、150mm、（180mm）、200mm（220mm）、250mm、300mm，300mm以上的级差为50mm；

括号中仅适用于木模。

2．采用梁高h=250mm、300mm、350mm、750mm、800mm、900mm、1000mm等尺

寸。800mm以下的级差为50mm，以上的为100mm。

梁的构造要求

1.混凝土强度等级：C25、C30，一般不超过C40。

2.梁的钢筋强度等级和常用强度1梁内纵向受力钢筋

常采用：HRB400和HRB500级

常用直径为12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、和25mm。（设计中若采

用两种不同直径的钢筋，钢筋直径相差至少2mm,便于识别。）

纵向受力钢筋的直径，当梁高大于等于300mm时，不应小于10mm；当梁高小

于300mm时，不应小于8mm。

对于单筋矩形截面梁，当梁的跨度小于4m时，架力钢筋的直径不宜小于8mm；

当梁的跨度等于4—6m时，不应小于10mm，当梁的跨度大于6m时，不宜小于12mm。

梁的箍筋采用HRB400、HRB335，少量用HPB300，常用直径6mm、8mm、10mm。板的构造要求1.板的受力钢筋

常用等级：HRB400和HRB500，常用直径6mm、8mm、10mm和12mm。（为了防止

施工时钢筋被踩下，现浇板的板面钢筋直径不宜小于8mm。）

钢筋的间距：一般为70—200mm，当板厚h≤500mm，不宜大于200mm，当板厚h＞150m，不宜大于1.5h，且不应大于250mm。

2.板的分布钢筋

钢筋等级：HRB400和HRB335，常用直径6mm、8mm。且单位宽度上的分布钢筋的截

面面积不应小于单位宽度上的受力钢筋的15%，且配筋率不宜小于0.15%；分布钢筋的

间距不宜大于250mm，直径不宜小于6mm。当集中荷载较大时，分布钢筋的配筋面积

尚应增加，且间距不应大于200mm。

纵向受力钢筋的配筋率定义：纵向受拉钢筋纵截面面积与正截面的有效面积的比值。

(%)

0sbhA

h0—h-a

s